隔離式柵極驅(qū)動器是指柵極驅(qū)動器與數(shù)字隔離器的一體化單芯解決方案，其主要負責(zé)隔絕高低壓電路間的直接電氣聯(lián)系，同時充當邏輯側(cè)MCU的功率放大器，以產(chǎn)生適當?shù)拇箅娏鳀艠O驅(qū)動，讓MOSFET、IGBT和SiC MOSFET等功率晶體管得以高速導(dǎo)通或關(guān)閉，進而降低系統(tǒng)功耗并增強其對噪聲的抗干擾能力。

一種典型增強型雙通道隔離式柵極驅(qū)動器（CMT8602X）的應(yīng)用原理圖

如上述應(yīng)用原理圖所示，在涉及高頻電力變換的電路中應(yīng)用隔離式柵極驅(qū)動器，不僅能有效抵御功率晶體管（Q1、Q2）快速開關(guān)時所帶來的高壓瞬變風(fēng)險，保護低壓側(cè)邏輯電路的敏感元件，還能提供對操作人員的安全保障，防止高壓側(cè)故障時產(chǎn)生的觸電隱患。

CMT8602X，高性能的隔離式柵極驅(qū)動器

現(xiàn)階段，隔離式柵極驅(qū)動器已被廣泛應(yīng)用在電機驅(qū)動系統(tǒng)、光伏逆變系統(tǒng)與大功率電源等應(yīng)用場景中；例如，華普微所自主研發(fā)的CMT8602X就是一系列增強型的隔離式雙通道柵極驅(qū)動器，其4A的峰值拉電流和6A的峰值灌電流不僅可驅(qū)動高達5MHz的功率晶體管，還具有一流的傳播延遲和脈寬失真度。

CMT8602X的輸入側(cè)通過一個5700 Vrms增強型隔離層與兩個輸出驅(qū)動器隔離，共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI）的最小值為150 kV/us。 兩個二次側(cè)驅(qū)動器之間采用內(nèi)部功能隔離，可支持高達1500VDC的工作電壓。

此外，CMT8602X還具有許多特色功能，使其能夠與控制電路很好地集成并保護柵極，例如：電阻可編程死區(qū)（DT）控制，禁用引腳和輸入/輸出電源的欠壓鎖定(UVLO)。當輸入打開或輸入脈沖持續(xù)時間太短時，CMT8602X 仍保持輸出低電平。驅(qū)動輸入是 CMOS 和TTL 兼容的接口與數(shù)字和模擬電源控制器一樣。每個通道由其各自的輸入引腳(INA 和 INB)控制，允許對每個輸出進行完全獨立的控制。

精準時序控制，CMT8602X如何賦能高頻功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)？

眾所周知，功率晶體管的核心功能是實現(xiàn)電能的可控轉(zhuǎn)換（如DC-DC、AC-DC），而開關(guān)損耗是能量轉(zhuǎn)換過程中的主要損耗來源之一。因此，減少開關(guān)時間，提升開關(guān)速度從而降低開關(guān)損耗是功率晶體管性能優(yōu)化的“核心引擎”。

而對于隔離式柵極驅(qū)動器CMT8602X而言，讓開關(guān)時間最小化的決定性因素就是輸出上升時間（tRISE）、輸出下降時間（tFALL）和傳播延遲（tDM）等關(guān)鍵參數(shù)。

測試條件：VVCCI = 3.3 V或5.0 V, VCCI與GND之間接0.1 μF旁路電容； VVDDA = VVDDB = 15 V, VDDA與VDDB，GNDA與GNDB之間接0.1 μF旁路電容

其中，輸出上升時間（tRISE）和輸出下降時間（tFALL）定義為輸出電壓從低電平閾值上升到高電平閾值（從高電平閾值下降到低電平閾值）所需的時間；CMT8602X輸出上升時間（tRISE）的典型值為16ns，輸出下降時間（tFALL）的典型值為12ns，可最大化地減少開關(guān)損耗。

CMT8602X——延遲匹配與脈寬失真示意圖

測試條件：VVCCI = 3.3 V或5.0 V, VCCI與GND之間接0.1 μF旁路電容；VVDDA = VVDDB = 15 V, VDDA與VDDB，GNDA與GNDB之間接0.1 μF旁路電容

傳播延遲（tPDHL、tPDLH）定義為輸入沿到達輸出所需的時間，并取決于器件的輸出電流和輸出負載；傳播延遲通常伴隨脈沖寬度失真（tPWD），其為上升沿時延和下降沿時延之間的差值；CMT8602X下降沿傳播延遲（tPDHL）的典型值為40ns，上升沿傳播延遲（tPDLH）的典型值為35ns，可極大地提升控制信號與功率器件開關(guān)動作的同步性，尤其在高頻PWM控制或多器件并聯(lián)場景中，可減少開關(guān)時序偏差導(dǎo)致的電流不均現(xiàn)象。

另外，共模瞬態(tài)抗擾度（CMTI）是衡量隔離式柵極驅(qū)動器在隔離兩側(cè)共模電壓快速變化（高dv/dt）環(huán)境下，維持輸出信號邏輯正確性和穩(wěn)定性的能力的關(guān)鍵參數(shù)；CMT8602X的共模瞬態(tài)抗擾度CMTI大于150 kV/us，可有效降低驅(qū)動器誤動作引發(fā)功率器件損壞、系統(tǒng)效率下降等風(fēng)險。

審核編輯 黃宇